Bodenverdichtungsvorrichtung

Abstract

 Die auf das Druckausübungsorgans (1) zur Bodenverdich­tung wirkende Trägheitskraft ist in ihrer Größe ohne Verände­rung der Vibrationsfrequenz einstellbar, indem die Lage der Unwuchten zweier Trägheitskörper (12, 13) im Betrieb während der Rotation verstellt wird.
Damit ist unabhängig voneinander die Größe der Vibrati­onskraft, sowie deren Richtung und deren Vibrationsfrequenz einstellbar; auch kann in unterschiedlichen Richtungen eine verschieden stark wirkende Vibrationskraft erzeugt werden. Durch diese Einstellvielfalt läßt sich eine Bodenverdichtung in Abhängigkeit von der Bodenbeschaffenheit optimal verwirk­lichen.

Beschreibung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Bodenverdich­tung, insbesondere im Erd- und Straßenbau, gemäß dem Oberbe­griff des Patentanspruchs 1 und eine Bodenverdichtungsvor­richtung zur Durchführung des Verfahrens gemäß dem Oberbe­griff des Patentanspruchs 7.

[0002] Ein Verfahren und eine Vorrichtung dieser Art sind aus der DE-OS 1 634 474 bekannt. Die bekannte Vorrichtung ist eine Vibrationswalze, deren Vibrationsschwingung durch zwei auf einer Welle im gleichen Drehsinn umlaufende Unwuchten er­zeugt wird. Die beiden Unwuchten sind massengleich auf der Welle angeordnet und von einer Position, in der die beiden Massen symmetrisch zueinander liegen, zu einer anderen Posi­tion, in der durch die beiden Massen eine Exzentrizität er­zeugt wird, verdrehbar. Bei dieser Ausbildung der beiden ge­ geneinander verdrehbaren Unwuchten wird vom Maximum der Vi­brationskraft bis auf Null im Bruchteil einer Sekunde umge­schaltet. Dieses schnelle Umschalten läßt beim Wechsel der Fahrtrichtung bei laufender Unwucht keine Vertiefungen in der Oberfläche des Boden bzw. der Straße entstehen.

[0003] Bei der bekannten Vorrichtung kann entweder keine Ver­dichtung oder ein durch die Vorrichtung fest vorgegebener Wert der Verdichtung erzielt werden.

[0004] Eine Vorrichtung anderer dieser Art ist aus der DE-OS 1 634 246 bekannt. Diese bekannte Vorrichtung hat meh­rere in gleichem Drehsinn, aber mit unterschiedlichen kon­stanten Frequenzen umlaufende Unwuchten, wodurch sich deren Zentriwinkel fortwährend ändert. Die Frequenzen lassen sich durch mechanischen Umbau verändern. Als bevorzugtes Frequenz­verhältnis wird 1 : 2 gewählt. Die Phasenlagen der einzelnen umlaufenden Unwuchten zueinander werden so gewählt, daß die zum Boden zeigende Vibrationskraft der mit der schnelleren Umdrehung umlaufenden Unwucht bei jedem zweiten Umlauf mit der zum Boden zeigenden Vibrationskraft der langsamer umlau­fenden Unwucht zusammenfällt. Hierdurch ist die periodisch auf den Boden zeigende Vibrationskraft größer als die perio­disch in die entgegengesetzte Richtung wirkende. Es ist somit möglich, die Bodenhaftung der Walze zu erhöhen.

[0005] Bei dieser bekannten Vorrichtung kann die auf den Boden einwirkende Trägheitskraft nur durch Veränderung der Grundum­drehungszahl der Unwuchten geändert werden.

[0006] Eine weitere Vorrichtung anderer Art ist aus der DE-PS 1 111 107 bekannt. Die bekannte Vorrichtung hat drei exzentrische Trägheitskörper, die auf einer rotierenden Welle nebeneinander achsial befestigt sind. Die exzentrischen Mas­sen zweier zur jeweils dritten benachbarten exzentrischen Masse sind nur halb so groß wie diese und lassen sich bei Stillstand der Welle gegenüber der dritten Masse verdrehen.

[0007] Ein Verdrehen ist jedoch nur nach Lösen der mechanischen Ver­bindungen bei Wellenstillstand möglich.

[0008] Ferner ist eine weitere, ebenfalls nicht gattungsgemäße Vorrichtung aus der AT-PS 250 423 bekannt. Die Vorrichtung (Verdichtungsmaschine) hat je ein mit einer Welle fest ver­bundenes Unwuchtpaar und ein lose auf dieser Welle gelagertes Unwuchtpaar Das lose auf der Welle gelagerte Unwuchtpaar dreht sich gegensinnig zu dem fest auf der Welle gelagerten. Hierdurch ergeben sich pro Umdrehung zwei diametral gegen­überliegende Positionen der Unwuchtpaare, in denen ihre re­sultierende Zentrifugalkraft maximal ist, und zwei Positio­nen, in denen diese minimal ist. Die Gerade durch die beiden Positionen minimaler Zentrifugalkraft liegt senkrecht zur Ge­raden durch die beiden maximalen Positionen. Durch je ein Differentialgetriebe läßt sich die feste gegenüber der losen Unwucht verstellen, wodurch die Verbindungsgerade der Posi­tionen maximaler Zentrifugalkraft um die Welle sich verdreht; die Verbindungsgerade der Positionen minimaler Zentrifugal­kraft verdreht sich hierdurch analog. Die Kraftwirkung der resultierenden Zentrifugalkräfte wirkt nur in Richtung der Verbindungsgeraden der Positionen der beiden maximalen Zen­trifugalkräfte Durch Verstellen der Unwuchten mit dem Diffe­rentialgetriebe wird die Neigung der Geraden verstellt.

[0009] Eine Veränderung der auf den Boden wirkenden Verdich­tungskraft ist nur dadurch möglich, daß die Richtung der Kraftwirkung geändert wird. Wird eine zum Boden schräge Kraftrichtung gewählt, so treten zusätzlich Kraftkomponeten auf, welche die Vorrichtung nach vorn oder nach rückwärts be­wegen Diese Bewegungskräfte müssen vom Antriebssystem der Vorrichtung ausgeglichen werden, um eine gleichmäßige Vor- und Rückwärtsbewegung der Vorrichtung zu ermöglichen.

[0010] Aufgabe der Erfindung ist es, ein Verfahren und eine Vorrichtung zur Bodenverdichtung der eingangs genannten Art zu schaffen, bei dem bzw. bei der der Wert der periodisch auf den Boden wirkenden Trägheitskraft in bezug auf die unter­schiedliche Bodenbeschaffenheit des zu verdichtenden Bodens während des Verdichtungsbetriebes einstellbar ist.

[0011] Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist hin­sichtlich des Verfahrens Gegenstand des Patentanspruchs 1 und hinsichtlich der Bodenverdichtungsvorrichtung Gegenstand des Patentanspruchs 7.

[0012] Die vorteilhafte Erzeugung großer Vibrationskräfte auf den zu verdichtenden Boden bei einem geringen Gewicht des Druckausübungsorgans ist für das Verfahren in den Ansprüchen 2 und 3 und für die Bodenverdichtungsvorrichtung in den An­sprüchen 9 und 10 beschrieben.

[0013] Weitere vorteilhafte Lösungen, bei denen die periodi­sche Auslenkung des Druckausübungsorgans zum Boden unabhängig von dessen Vibrationsfrequenz veränderbar ist, sind in den Ansprüchen 5 bis 7 bzw. 8 und 9 dargelegt.

[0014] Die Einstellung der Größe sowie die Kraftrichtung der durch das Druckausübungsorgan auf den zu verdichtenden Boden wirkenden Vibrationskraft wird gesamthaft in den Ansprüchen 1 bis 6 bzw. 7 bis 12 beschrieben. Die Vibrationskraft, deren Vibrationsfrequenz und die Auslenkung des Druckausübungsor­gans gegenüber dem Boden sind über die auf das Druckaus­übungsorgan und dessen einstellbares Gewichtfrei und unabhän­gig voneinander einstellbar.

[0015] Die in den Ansprüchen erwähnte wirksame Masse des Druckausübungsorgans, welches in der unten folgenden detail­lierten Beschreibung ein Walzenkörper einer Straßenwalze ist, ist die Summe derjenigen Massen, welche starr und/oder gelen­kig mit dem Druckausübungsorgan verbunden sind und durch die resultierenden Trägheitskräfte der sich bewegenden Trägheits­massen synchron und ohne zeitliche Verschiebung der Auslen­kungsmaxima mit dem Druckausübungsorgan angeregt werden. Die wirksame Masse ist somit im unten beschriebenen Beispiel die Summe der Masse des Druckausübungsorgans plus seine Lagerung und die dazu gehörenden Halterungen plus eine durch schwin­gungsdämpf ende Elemente stark reduzierte, auf dem Druckaus­übungsorgan lastende Teilmasse der gesamten Straßenwalze plus ein prozentualer Anteil der Zusatzmassen, welche zwischen dem Schwerpunkt des Druckausübungsorgans und einem annähernd nicht schwingenden Teil des Maschinengestells bewegbar sind. Je nach dem Ort zwischen dem Maschinengestell und dem Schwer­punkt des Druckausübungsorgans wirken die Zusatzmassen zwi­schen null und einhundert Prozent ihres Gesamtgewichts.

[0016] Vibrationsfrequenz, Vibrationskraft und Vibrationsaus­lenkung bezeichnen die Frequenz bzw. das Frequenzgemisch, die Kraft und die Auslenkung des Druckausübungsorgans, mit denen es aufgrund der Anregung durch die resultierende Trägheits­kraft auf den zu verdichtenden Boden wirkt.

[0017] Unter unwuchtigen Trägheitskörpern werden Trägheitskör­per mit exzentrischer Masseverteilung in bezug auf deren Ro­tationsachse verstanden, wobei nur die durch die Unwucht ver­ursachte Zentrifugalkraft als sog. Trägheitskraft wirkt. Als Trägheitskraft wird nur die auf das Druckausübungsorgan wir­kende Kraft verstanden.

[0018] Die vom Druckausübungsorgan in Richtung zum Boden über­tragene Vibrationskraft kann so gerichtete werden, daß sie einen beliebigen spitzen Winkel zur Senkrechten auf der Bo­denoberfläche einnimmt.

[0019] Im folgenden werden Ausführungsbeispiele der erfin­dungsgemäßen Vorrichtung und des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine schematische Darstellung eines Walzenkörpers ei­ner Straßenwalze,

Fig. 2 einen Schnitt durch den Walzenkörper entlang der Li­nie II - II in Figur 1,

Fig. 3 eine zeitliche Darstellung der auf den Walzenkörper wirkenden resultierenden Kraft K_c, zusammengesetzt aus den Kräften K_a und K_b von mehreren Trägheitskörpern,

Fig. 4 eine schematische Darstellung eines in Figur 1 ver­wendeten Planetengetriebes zum Antreiben und Gegenein­anderverdrehen zweier exzentrisch angeordneter Massen der Trägheitskörper, und

Fig. 5 eine schematische Darstellung einer Variante, bei der die wirksame Masse des Druckausübungsorgan verstellbar ist.

[0020] Das in Figur 1 dargestellte Druckausübungsorgan ist ein hohlzylindrischer Walzenkörper 1, auch Bandage genannt, einer nicht dargestellten Straßenwalze und liegt auf einem zu ver­dichtenden Boden 3 Der Walzenkörper 1 ist mit vier Dämp­fungselementen 5 an seinen beiden Stirnseiten an je einer La­gerschale 7 schwingungsgedämpft befestigt. Jede Lagerschale 7 ist in einem mit einem nicht dargestellten Chassis der Straßenwalze verbundenen Gestellteil 9 drehbar gelagert. Je nach Ausführungsart der Straßenwalze sind eine oder mehrere Walzenkörper 1, die auch angetrieben werden können, vorhan­den.

[0021] Innerhalb des Walzenkörpers 1 befinden sich drei Träg­heitskörper 11, 12, und 13 deren Querschnitt in Figur 2 dar­gestellt ist. Die Trägheitskörper 11 und 12 sind als Hohlzy­linder mit je einer exzentrischen Verdickung 15 und 16 ent­lang jeweils einer ihrer Mantellinien ausgebildet. Die Länge des Hohlzylinders des Trägheitskörpers 11 ist um eine Tole­ranz kleiner als die Innenlänge des Hohlzylinders des Walzen­körpers 1, und diejenige des Trägheitskörpers 12 um eine To­ leranz kleiner als die Innenlänge des Hohlzylinders 11. Mit­tels zweier hohler Wellenstücke 17a und 17b ist der Träg­heitskörper 11, und mittels je eines hohlen Wellenstücke 18a und 18b der Trägheitskörper 12 innerhalb der hohlen Wellen­stücke 17a und 17b koaxial zur geometrischen Achse 20 des Walzenkörpers 1 mit jeweils zwei Lagern 22a und 22b, sowie 23a und 23b in den Stirnseiten des Walzenkörpers 1 gelagert. Der Trägheitskörper 13 ist plattenförmig ausgebildet und an einer in der geometrischen Achse 20 liegenden Welle 27 exzen­trisch befestigt. Die Länge der Platte 25 ist um eine Tole­ranz kleiner als die Innenlänge des Trägheitskörpers 12. Der Trägheitskörper 13 ist innerhalb des Trägheitskörpers 12, dieser innerhalb des Trägheitskörpers 11 und dieser innerhalb des Walzenkörpers 1 drehbar gelagert. Die Welle 27 ist mit zwei Lagern 29 und 30 in den Stirnseiten des Hohlzylinders des Trägheitskörpers 12 auf der Welle 27 gelagert und wird innerhalb des hohlen Wellenstücks 18a mit diesem zusammen über ein Planetengetriebe 31 und dieses über eine Welle 37 vom Getriebe 32 durch einen Antrieb 33 angetrieben. Das Ge­triebe 32 treibt ferner über eine Welle 34 ein Zahnrad 35 an, welches mit einem weiteren Zahnrad 36 auf der hohlen Welle 17a kämmt.

[0022] Das Getriebe 32 dreht über die Welle 34, die beiden Zahnräder 35 und 36 sowie die Welle 17a den Trägheitskörper 11 und über das Planetengetriebe 31 über die Wellen 18a und 27 die Trägheitskörper 12 und 13. Da die Masseverteilung der Trägheitskörper 11, 12 und 13, wie in Figur 2 dargestellt, exzentrisch ist, ergeben sich hierdurch umlaufende Kräfte (Zentrifugalkräfte) zur Welle 27, die über die Lager 22a/22b, 23a/23b, 29 und 30 als resultierende Kraft (Vibrationskraft) auf den Walzenkörper 1 wirken.

[0023] Das in Figur 4 schematisch dargestellte Planetengetrie­be 31 (es kann auch ein Differentialgetriebe mit Kegelrädern verwendet werden) wird über die Welle 37 angetrieben. Die Welle 37 wirkt auf einen Getriebeteil 39 und eine Zahnriemen­ scheibe 40. Der Getriebeteil 39 besitzt drei miteinander käm­mende Zahnräder 39a, 39b und 39c, wobei das Zahnrad 39a auf der Achse 37 sitzt und das Zahnrad 39c auf der Achse 27, wel­che das Planetengetriebe 31 auf der rechten Seite in Figur 4 verläßt. Die Achsen 37 und 27 liegen auf einer Geraden und die Achse des Zahnrads 39b schneidet diese Gerade. Die Zahn­riemenscheibe 40 treibt über einen Zahnriemen 41 eine Zahn­riemenscheibe 42, welche über eine Welle 43 ein Zahnrad 44 bewegt, welches mit einem Zahnrad 45 kämmt. Das Zahnrad 45 sitzt auf der hohlen Welle 18a und treibt, wie bereits oben beschrieben den Trägheitskörper 12 an. Während des Betriebs ist die Achse des Zahnrads 39b feststehend. Wird nun die Ach­se des Zahnrads 39b um die Achse 37 verdreht, so werden die beiden Achsen 18a und 27 gegeneinander, und damit die beiden exzentrischen Massen 15 und 25 der beiden Trägheitskörper 12 und 13, d. h. ihre Masseschwerpunkte je nach Drehrichtung aufeinander zu oder voneinander weg gedreht.

[0024] Über die Welle 37 werden beide Trägheitskörper 12 und 13 mit gleicher Umdrehungszahl angetrieben. Durch ihre exzen­trische Ausbildung wirken beide Trägheitskörper 12 und 13 mit einer aus den beiden Zentrifugalkräften gebildeten resultie­renden Trägheitskraft K_a über die Lager 29/30, 23a/23b und 22a/22b auf den Walzenkörper 1 und lenken diesen entsprechend dessen wirksamer Masse (Gewicht des Walzenkörpers 1 plus durch die Dämpfungselemente 5 sehr stark reduziert wirkendes Gewicht der Straßenwalze) aus.

[0025] Werden nun die beiden Trägheitskörper 12 und 13 über das Planetengetreibe 31 während ihrer Rotation gegeneinander verdreht, so verringert oder vergrößert sich hierdurch die resultierende Trägheitskraft zwischen der Summe und der Differenz der Zentrifugalkräfte der einzelnen exzentrischen Masseverteilungen 16 und 25, wie aufgrund der Gesetzmäßigkei­ten der technischen Mechanik leicht einzusehen ist.

[0026] Das Getriebe 32 soll nun über die Welle 34 den Träg­heitskörper 11 mit der doppelten Umdrehungszahl wie die bei­den Trägheitskörper 12 und 13 über das Planetengetriebe 31 antreiben. Der Wert der einfachen Umdrehungszahl ergibt sich aus der gewünschten Bodenverdichtung, welche hauptsächlich von der Beschaffenheit des Bodens 3 abhängt. Die zeitliche Zuordnung der Drehbewegungen der beiden Trägheitskörper 11, 12 und 13 ist durch das Getriebe 32 so eingestellt, daß die Verdickung 15 bei jeder zweiten Umdrehung und die Ver­dickung 16 und die Platte 25 bei jeder Umdrehung an ihrem bo­dennächsten Punkt zusammen auf einer Geraden durch die Ach­se 20 liegen. Die exzentrische Masseverteilung der Trägheits­körper 12 und 13 (Platte 25 und Verdickung 16) zur exzen­trischen Masseverteilung des Trägheitskörpers 11 (Verdickung 15) ist nun so gewählt, daß bei einer Normdrehzahl die Zentrifugalkraft K_b des Trägheitskörpers 11 gleich groß ist, wie die resultierende Zentrifugalkraft der Trägheitskörper 12 und 13 bei der doppelten Normdrehzahl. Die hierzu benötigten Masseverteilungen, sowie deren jeweiliger exzentrischer Abstand von der Achse 20 lassen sich mit den Gesetzen der technischen Mechanik bestimmen. Die resultierende Zentrifu­galkraft K_a der beiden Trägheitskörper 12 und 13 überlagern sich, wie in Figur 3 dargestellt, mit der Zentrifugalkraft K_b des Trägheitskörpers 11 zu einer gesamten resultierenden Trägheitskraft K_c, wobei pro Periode P eine maximale resul­tierende Kraft zum Boden 3 und zwei etwa halb so große re­sultierende Kräfte K_c von ihm weg gerichtet sind.

[0027] In Figur 3 sind über der Zeitachse t als Abszisse der zeitliche Verlauf während einer Periode P die jeweiligen zum Boden 3 gerichteten Kräfte K_a, K_b und K_c als Ordinate aufge­tragen. Eine nach unten, gegen den Boden 3 wirkende Kraft zeigt auch hier nach unten. Die strichpunktierte Linie a gibt den Kraftverlauf der durch die Trägkeitskörper 12 und 13 her­vorgerufenen resultierenden Kraft K_a, und die gestrichelte Linie b den Kraftverlauf der durch den Trägheitskörper 11 hervorgerufene Kraft K_b an. Die ausgezogene Linie c gibt den auf den Walzenkörper 1 wirkenden Kraftverlauf der resultie­renden gesamten Kraft K_c an, wobei die Kraft K_a durch Verdre­hen der Trägheitskörper 12 und 13 gegeneinander veränderbar und damit auch wieder der Kraftverlauf der Kraft K_c veränder­bar ist.

[0028] Die vom Boden 3 weg gerichtete resultierende Kraft K_c kann so groß gewählt werden, daß sie bis auf eine Toleranz kleiner ist als die Gewichtskraft des Walzenkörpers 1, aber ohne das Gewicht der Trägheitskörper 11, 12 und 13, ohne ein Abheben des Walzenkörpers 1 vom Boden 3 befürchten zu müssen.

[0029] Anstelle dreier Massen können je nach Platzbedarf be­liebig viele bewegte Massen, welche mit unterschiedlichen Um­drehungszahlen, welche ganzzahlige Vielfache einer gewünsch­ten Grundschwingung des Druckausübungsorgan 1 sind, verwendet werden. Die optimalen Umdrehungszahlen, sowie deren Zuordnun­gen lassen sich bei Vorgabe des gewünschten Kraftzeitdia­gramms mit bekannten mathematischen Näherungsverfahren, wie z. B. einer "angenäherten harmonischen Analyse", dargelegt in Bronstein-Semendjajew, "Taschenbuch der Mathematik", B. G. Teubner Verlagsgesellschaft, Leipzig, 1963, Sei­te 480 ff berechnen. Bei der Berechnung ergeben sich unend­lich lange trigonometrische Reihen, welche aber mit hinrei­chender Genauigkeit für die erstrebte Bewegungsform schon nach den ersten Glieder abgebrochen werden können.

[0030] Als Druckausübungsorgan kann außer einem Walzenkörper 1 auch eine Platte oder ähnliches verwendet werden.

[0031] Anstelle die Kräfte senkrecht auf die Oberfläche des zu verdichtenden Bodens 3 wirken zu lassen, kann auch ein belie­biger Winkel gewählt werden. Der Winkel der maximalen Kraft­wirkung hängt nur vom Winkel ab, bei dem sich die Zentrifu­galkräfte der einzelnen Umdrehungen maximal überlagern. Über das Getriebe 32 läßt sich dieser Winkel einstellen.

[0032] Soll bei konstanter auf den Boden 3 über das Druckaus­übungsorgan einwirkender Kraft und konstanter Vibrationsfre­quenz die Auslenkung des Druckausübungsorgans geändert wer­den, so ist die Masse des Druckausübungsorgans zu ändern. Eine derartige Änderung war bisher nicht während des Betriebs möglich; es konnte nur ein anderer Typ einer Walze verwendet werden.

[0033] Eine mögliche Ausführungsart zur Veränderung des Masse des Druckausübungsorgan, hier eines Walzenkörpers 77, der analog zum Walzenkörper 1 ausgebildet ist, ist schematisch in Figur 5 dargestellt. Zur Vereinfachung der Darstellung sind nur zwei Trägheitskörper 78a und 78b vorhanden. Der Träg­heitskörper 78a ist analog zum Trägheitskörper 12 und der Trägheitskörper 78b analog zum Trägheitskörper 13 ausgebil­det. Der Trägheitskörper 78a ist über eine Hohlwelle 79a und der Trägheitskörper 78b über eine Welle 79b direkt mit der Welle 37 bzw. der Welle 34 des Getriebes 32 verbunden; das Planetengetriebe 31 entfällt bei der vereinfachten Darstel­lung. Der Walzenkörper 77 hat an jeder Stirnseite einen zur Welle 79b koaxialen Flansch 82a und 82b, mit dem er in einem Joch 80 über zwei Wälzlager 83a und 83b gelagert ist. Das Joch 80 ist über schwingungsdämpfende Elemente 84 mit dem Ge­stellteil 9 der Straßenwalze befestigt. In der Mitte zwischen seinen beiden Flanschen 82a und 82b an der der Welle 79b ab­gewandten Seite des Jochs 80 hat dieses eine Stütze 86, von der je eine Führungsschiene 87a und 87b horizontal mit dem Gestellteil 9 verbunden ist. Beide Führungsschienen 87a und 87b sind sowohl an der Stütze 86, wie auch am Gestellteil 9 mit Gelenken 89a, 89b, 89c und 89d, wie in Figur 5 schema­tisch angedeutet, gelenkig befestigt. Zwei Zusatzkörper 91a und 91b sind auf den Führungsschienen 87a und 87b mit einem in sich geschlossenen Zahnriemen 92 verschiebbar angeordnet. Der Zahnriemen 92 wird über zwei an dem Gestellteil 9 befe­stigten Rollen 94a und 94b umgelenkt, wobei der eine Zusatz­körper 91a mit dem einen Teil des Zahnriemens 92 und der an­dere Zusatzkörper 91b mit dem umgelenkten Teil des Zahnrie­ mens 92 verbunden ist. Die Rolle 94a wird über einen weiteren Zahnriemen 95 von einer schematisch dargestellten Verstell­einrichtung 97 angetrieben. Die Zusatzkörper 91a und 91b sind derart ausgebildet, daß sie mit ihrem ganzen Gewicht auf den Führungsschienen 87a und 87b lasten; der Zahnriemen 92 dient nur zur horizontalen Verschiebung. Sie sind so am Zahnrie­men 92 befestigt, daß ihre Bewegung gegenläufig erfolgt Die Führungsschienen 87a und 87b sind so ausgebildet, daß sie während des Vibrationsbetriebs nicht in Eigenschwingung kom­men.

[0034] Werden die Zusatzkörper 91a und 91b mittels der Ver­stelleinheit 97 gegen die Gelenke 89a und 89d geschoben, so wirken sie nur mit einer vernachlässigbaren Gewichtskraft auf den Walzenkörper 77, während sie bei einem Anschlag an den Gelenken 89b und 89c mit ihrem gesamten Gewicht als Zusatz­masse wirken. Zwischen diesen beiden Extrema lassen sich alle Werte über die Lage der Zusatzkörper 91a und 91b auf den Füh­rungsschienen 87a und 87b einstellen. Die Auslenkung des Wal­zenkörpers 77 ist umgekehrt proportional zur wirksamen Masse des Walzenkörpers 77 und proportional zur auf ihn wirkenden Trägheitskraft K_c. Die wirksame Masse des Walzenkörpers 77 (Druckausübungsorgan) ist die Summe der Massen des Walzenkör­pers 77, des Jochs 80, der Stütze 86, zweimal der halben Mas­se der Führungsschienen 87a und 87b, sowie der auf den Wal­zenkörper 77 wirkenden jeweiligen Gewichtskraft der Zusatz­körper 91a und 91b.

[0035] Anstatt die beiden Zusatzkörper 91a und 91b nur im Raum zwischen den beiden Gestellteilen 9 zu bewegen, kann die Be­festigung der Führungsschienen 87a und 87b derart gewählt werden, daß sie in den Raum außerhalb der Gestellteile 9 be­wegt werden können. Befinden sich die Zusatzkörper 91a und 91b außerhalb, so wird hierdurch die wirksame Masse des Wal­zenkörpers 77 (Druckausübungsorgan) reduziert.

[0036] Durch die oben beschriebenen Vorrichtungen ist eine Ver­änderung der wirksamen Zentrifugalkräfte möglich, indem die exzentrischen Masseschwerpunkte mehrere Trägheitskörper ge­geneinander oder der Masseschwerpunkt des Trägheitskörpers in bezug auf dessen Rotationsachse mittels eines Planetengetrie­bes verstellt werden.

[0037] Ferner ist durch Veränderung der Masse des Druckaus­übungsorgans dessen Auslenkung gegenüber dem Boden verstell­bar.

[0038] Mit den oben beschriebenen Ausführungsformen ist unab­hängig von einander die Größe der Vibrationskraft, sowie de­ren Richtung und deren Vibrationsfrequenz einstellbar; auch kann in unterschiedlichen Richtungen eine verschieden stark wirkende Vibrationskraft erzeugt werden. Durch diese Ein­stellvielfalt ist eine Bodenverdichtung in Abhängigkeit von ihrer Bodenbeschaffenheit optimal zu verwirklichen.

Ansprüche

1. Verfahren zur Bodenverdichtung, insbesondere im Erd- und Straßenbau, bei dem zwei unwuchtig im gleichen Drehsinn umlaufende Trägheitskörper (13; 78a) auf ein Druckaus­übungsorgan (1; 77) wirken, wobei die gegenseitige Lage der Unwuchten während ihrer Rotation um einen Zentriwinkel verstellbar ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Zentri­winkel der beiden Unwuchten oder die Zentriwinkel mehrerer Unwuchten kontinuierlich oder schrittweise auf einen je nach dem jeweils gewünschten Verdichtungsgrad gewählten Wert im gesamten Bereich zwischen 0° entsprechend maxima­ler Verdichtung und 180° entsprechend minimaler oder kei­ner Verdichtung eingestellt wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens ein dritter unwuchtiger Trägheitskörper (11) mit einer zweiten Umdrehungszahl synchron zur ersten Um­drehungszahl des ersten und zweiten Trägheitskörpers (13, 12) derart angetrieben wird, daß die von den Unwuchten der Trägheitskörper (11, 12, 13) auf das Druckausübungsorgan (1) übertragene resultierende Trägheitskraft in Richtung zum Boden (3) größer ist als in entgegengesetzter Rich­tung.

3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet daß der bzw. die dritten Trägheitskörper (11) gegenüber dem ersten und zweiten Trägheitskörper (13, 12) mit unterschiedlichen Umdrehungszahlen in rotierende Bewegung versetzt werden, welche derart eingestellt werden, daß sie ganzzahlige Vielfache der gewünschten Grundschwingung der periodischen Bewegung des Druckausübungsorgans (1) sind, und die Umdre­hungszahlen derart synchronisiert werden, daß jeweils im Zeitpunkt, in dem die Zentrifugalkraft (K_a) des oder der mit der niedrigeren Umdrehungszahl rotierenden Trägheits­körper (12, 13) in Richtung zum Boden (3) gerichtet ist, auch die Zentrifugalkraft (K_b) des oder der mit der höhe­ren Umdrehungszahl rotierenden Trägheitskörper (11) in dieselbe Richtung gerichtet ist, wobei die resultierende Trägheitskraft (K_c) durch die Vektorsumme der Zentrifugal­kräfte der Trägheitskörper (11, 12, 13) erzeugt wird.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch ge­kennzeichnet, daß die wirksame Masse des Druckausübungsor­gans (77) verändert wird, um dessen Auslenkung je nach Bo­denbeschaffenheit gegen den Boden (3) einzustellen.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet daß, zwischen einer Lagerhalterung (80) zur Halterung des Druckausübungsorgans (77) und einem gegenüber der Lager­halterung (80) bewegungsgedämpften Gestellteil (9) minde­stens eine Zusatzmasse (91a, 91b) bei Anderung der Bo­denbeschaffenheit derart verschoben wird, daß sich die wirksame Masse des Druckausübungsorgans (77) ändert.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß zwei Zusatzmassen (91a, 91b) bis zur Mitte des Druckaus­übungsorgans (77) synchron aufeinander zu bzw. voneinander weg bewegt werden.

7. Bodenverdichtungsvorrichtung zur Durchführung des Verfah­rens nach einem der Ansprüche 1 bis 6, mit zwei mit einem Druckausübungsorgan (1; 77) verbundenen, durch eine An­triebseinrichtung (33) unwuchtig in Rotation versetzbaren Trägheitskörpern (13; 78a), gekennzeichnet durch ein Pla­netengetriebe (31), welches das Drehmoment der Antriebs­einrichtung (33) auf den ersten und zweiten Trägheitskör­per (13, 12; 78a, 78b) überträgt, und mittels welchem de­ren gegenseitige Unwuchtlage während der Rotation ver­stellbar ist, um die auf das Druckausübungsorgan (1; 77) zu übertragende, resultierende Trägheitskraft K_c in ihrer Größe während des Verdichtungsbetriebes der jeweiligen Bo­denbeschaffenheit anpassen zu können.

8. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 7 gekennzeich­net durch mindestens einen dritten unwuchtig in Rotation versetzbaren Trägheitskörper (11), mindestens ein weiteres mit dem Planetengetriebe (31) und der Antriebseinrichtung (33) verbundenes Getriebe (32), mit dem der dritten Träg­heitskörper (11) zu den ersten und zweiten Trägheitskörper (12, 13) derart synchron mit unterschiedlichen Umdrehungs­zahlen, die ganzzahlige Vielfache einer auf das Druckaus­übungsorgan (1) zu übertragenden Grundschwingung dessen gewünschter periodischen Bewegung sind, in Umdrehungen versetzbar ist, in dem jeweils zum Zeitpunkt, in dem die Zentrifugalkraft (K_a) des oder der mit der niedrigen Um­drehungszahl rotierenden Trägheitskörper (12, 13) zum Bo­den (3) gerichtet ist, auch die Zentrifugalkraft (K_b) des oder der mit der höheren Umdrehungszahl rotierenden Träg­heitskörper (11) zum Boden (3) gerichtet ist, damit die von den Trägheitskörpern (11, 12, 13) auf das Druckaus­übungsorgan (1) übertragene, resultierende Trägheitskraft (Kc) in Richtung zum Boden (3) größer ist als entgegenge­setzt.

9. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 8 dadurch ge­kennzeichnet, daß mindestens eine erste Welle (17a) gegen­über mindestens einer zweiten Welle (18a, 27) durch das Getriebe (32) mit einer Drehzahl, die ein ganzzahliges Vielfaches der Drehzahl der zweiten Welle ist, zueinander synchronisiert antreibbar ist, und mit jeder Welle (17a, 18a, 27) mindestens einer der Trägheitskörper (11, 12, 13) verbunden ist.

10. Bodenverdichtungsvorrichtung nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die wirksame Masse des Druckausübungsorgans (1; 77) veränderbar ist, damit dessen Auslenkung hervorgerufen durch den bzw. die bewegten Träg­heitskörper (11, 12, 13; 78a, 78b) gegenüber dem Boden (3) veränderbar ist.

11. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 10, gekenn­zeichnet durch eine Lagerhalterung (80) zur Halterung des Druckausübungsorgans (77), welche bewegungsgedämpft mit einem tragenden Gestellteil (9) verbunden ist, und minde­stens eine mit dem Gestellteil (9) und der Lagerhalterung (80) gelenkig verbundene Führungsschiene (87a, 87b), auf der mindestens eine Zusatzmasse (91a, 91b) verschiebbar angeordnet ist, um die wirksame Masse des Druckausübungs­organs (77) zu erhöhen bzw. zu erniedrigen.

12. Bodenverdichtungsvorrichtung nach Anspruch 11, gekenn­zeichnet durch mindestens zwei auf der Lagerhalterung (80) symmetrisch zur Mitte des Druckausübungsorgans (77) ange­brachte und an gegenüberliegenden Orten des Gestellteils (9) angebrachte Führungsschienen (87a, 87b) mit je einer Zusatzmasse (91a, 91b) und eine Verschiebeeinrichtung (92, 94a, 94b, 95, 97), mit der auf den Führungsschienen (87a, 87b) symmetrisch zur Mitte des Druckausübungsorgans (77) die Zusatzmassen (91a, 91b) aufeinander zu oder voneinan­der weg verschiebbar sind, um die wirksame Masse des Druckausübungsorgans (77) zu erhöhen oder zu erniedrigen.

Zeichnung